于基plc的送料小車控制系統(tǒng)的設(shè)計-本科畢業(yè)設(shè)計

鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第I頁西門子S7-400PLC在運(yùn)動系統(tǒng)精確定位中的應(yīng)用摘要隨著科技的不斷發(fā)展，工業(yè)自動化程度不斷提高，定位控制已廣泛應(yīng)用于機(jī)械裝配、材料加工、包裝等工業(yè)自動化領(lǐng)域，而定位的準(zhǔn)確性也成了完成自動化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在機(jī)械設(shè)備中，為了提高生產(chǎn)效率，必須提高生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行速度，而為了保證加工精度，又必須提高定位精度。但是，這兩者之間存在著矛盾。要改善這種情況，就必須采用定位控制技術(shù)。本文就通過運(yùn)料小車詳細(xì)討論定位控制技術(shù)在其中的應(yīng)用，對其工作原理進(jìn)行系統(tǒng)的分析，同時對定位控制系統(tǒng)所涉及到的軟硬件的使用進(jìn)行了詳盡的闡明。在本系統(tǒng)中采用S7-400PLC控制變頻器實現(xiàn)運(yùn)料小車的精確定位， 它具有可靠性高、響應(yīng)時間快、平滑調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，提高了性能方便了操作。程序部分則采用梯形圖和語句表相結(jié)合的方式，有使用方便、修改靈活和扼要明了的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：定位控制技術(shù)，可編程序控制器，運(yùn)料小車，變頻器鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第II 頁TheApplicationofSIEMENSS7-400PLCinAccuratePositioningofTractarianSystemAbstractWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,Constantlyraisethelevelofindustrialautomation,Positioningcontrolhasbeenwidelyappliedtomechanicalassembly,materialprocessing,packaging,andotherindustrialautomationfield.Andthepositioningaccuracyhasbecomethekeylinktocompleteautomation.Mechanicalequipmentinordertoincreaseproductionefficiency,Theneedtoimprovetheoperatingspeedofproductionmachinery,Inordertoensureprocessingaccuracy,andtheneedtoimprovepositioningaccuracy.However,therearecontradictionsbetweenthetwo.Toimprovethissituation,wemustusepositioningcontroltechnology.Thedetaileddiscussionontheadoptionoftrolleystransportedmaterialpositioningcontroltechnologyintheapplication,Asystematicanalysisofitsoperatingprinciples,whilepositioningcontrolsystemssoftwareandhardwareinvolvedintheuseofdetailedelaboration.InthesystemusedtotransportmaterialsS7-400PLCcontroltransducertrolleysprecisepositioning,ithashighreliability,quickresponsetimeandsmoothmechanics,andotheradvantages,andenhancedperformancefortheoperation.MostoftheproceduresusedTixingtu,user-friendly,conciseandclearandflexiblemodificationfeatures.Keywords：PositioningControlTechnology,PLC,TransporttedMaterialsTrolleys,FrequentcyInverter鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第III 頁目 錄摘要 IABSTRACT II1緒論 11.1定位控制技術(shù)國內(nèi)外背景及研究的目的和意義 11.2運(yùn)料小車的介紹及其應(yīng)用 21.3變頻器調(diào)速技術(shù)簡介 21.4論文的主要工作 32西門子S7-400的組成與變頻調(diào)速原理 42.1S7-400系列PLC的基本結(jié)構(gòu) 42.2STEP7的編程語言 52.3變頻調(diào)速的原理 53運(yùn)料小車的精確定位的設(shè)計方案 63.1設(shè)計的產(chǎn)生背景 63.2小車運(yùn)行設(shè)計 63.3PLC與變頻器的通訊部分的軟件設(shè)計 31結(jié)論 37致謝 39參考文獻(xiàn) 40附錄A(MICROMASTER440OPERATINGINSTRUCTIONS) 41附錄B(MICROMASTER440使用大全) 48鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第1頁緒論1.1定位控制技術(shù)國內(nèi)外背景及研究的目的和意義定位控制技術(shù)是適應(yīng)現(xiàn)代高科技需要而發(fā)展起來的先進(jìn)控制技術(shù)， 是高科技產(chǎn)品開發(fā)過程中不可或缺的關(guān)鍵手段，它應(yīng)用于現(xiàn)代電子，傳感技術(shù)及計算機(jī)等高新技術(shù)，并綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)發(fā)展的新成果，不管是在民用工業(yè)，還是在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中都有著極其廣泛的應(yīng)用前景，如機(jī)床定位、精密醫(yī)療器械、計算機(jī)硬盤定位系統(tǒng)、紡織、自動貼片等。現(xiàn)階段，作為定位控制領(lǐng)域中一個關(guān)鍵性技術(shù)難題 ——高精度定位，引起了各個國家的高度重視。定位控制技術(shù)作為現(xiàn)代高科技的重要組成部分，又推動著自動化生產(chǎn)，計算機(jī)、材料加工、醫(yī)療、紡織等相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。因此，定位控制技術(shù)已成為國家科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，它也是衡量一個國家科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志 [1]。在定位控制技術(shù)的研究和發(fā)展過程中，定位控制算法起著決定性的作用，它是實現(xiàn)高精度定位的基礎(chǔ)，也是衡量一個國家定位控制優(yōu)劣的重要標(biāo)志。當(dāng)然，我國自行研制的定位控制器的性能同美國、日本、德國等國家相比，還存在很大的差距。而各國對這些技術(shù)是嚴(yán)格保密的，因此依靠自己的力量，研究定位控制系統(tǒng)，既具有重大的理論價值，又具有重要的實際意義。近年來，計算機(jī)技術(shù)已滲透到各個學(xué)科領(lǐng)域，有力地推動著定位控制技術(shù)的發(fā)展，目前，美國、日本、德國、韓國等國家的定位控制技術(shù)較領(lǐng)先，它們也相繼推出了一系列定位控制器。如美國的GALIL公司，自1983年成立之日起，專門致力于精密運(yùn)動控制器的開發(fā)?，F(xiàn)已被世界公認(rèn)為運(yùn)動控制領(lǐng)域的先驅(qū)及領(lǐng)導(dǎo)者。它開發(fā)的運(yùn)動控制器采用32位微處理器，可實現(xiàn)多種運(yùn)動控制方式，定位精度可達(dá)±0.01mm，控制軸數(shù)可以實現(xiàn)1~8軸任選。日本在這方面技術(shù)也是領(lǐng)先的，如它們開發(fā)的DS-S型定位控制器，采用交流伺服電機(jī)，在保證最高速度330mm/sec下，重復(fù)定位精度可達(dá)±0.02mm。德國的費(fèi)斯托(FESTO)公司也推出了它們的定位控制器，可以實現(xiàn)多軸，多點(diǎn)精確定位控制。另外，韓國inCOM技術(shù)公司通用定位控制器Robo系列也是目前性能較好的定位控制器之一。通過對比國外幾家著名公司的定位控制系統(tǒng)產(chǎn)品，可以看出目前國外定位控制系統(tǒng)大都采用數(shù)字化控制。速度和位置檢測多采用編碼器，實現(xiàn)全數(shù)字化控制也是一個總體的發(fā)展方向。另外國外開發(fā)的伺服定位產(chǎn)品， 采用，模塊化結(jié)構(gòu)，體系結(jié)構(gòu)越來越開放，鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第2頁用戶接口越來越完善，大部分都是通用性的，非常適合批量生產(chǎn)，這也是他們的產(chǎn)品占領(lǐng)市場的一大優(yōu)勢。隨著國外伺服定位控制技術(shù)的飛速發(fā)展， 目前，我國在這一方面也有了極大的發(fā)展，比如，哈爾濱工業(yè)大學(xué)精密工程研究所、華中理工大學(xué)、國防科技大學(xué)、長春光學(xué)精密機(jī)械研究所等單位都在從事定位控制方面的研究工作，并取得了階段性的成果。但是，對于高速、高精度伺服定位控制技術(shù)方面，較國外還有較大的差距，推出的一些定位控制器，模擬伺服系統(tǒng)較多，且體系結(jié)構(gòu)不夠開放，用戶接口不夠完善，部分還只是停留在專用性上，不適合批量生產(chǎn)[2]。本課題就以工業(yè)領(lǐng)域中運(yùn)料小車為例，采用德國西門子公司 S7-400通過變頻器對其運(yùn)動過程實現(xiàn)精確定位，其目的是通過引入先進(jìn)的定位控制技術(shù)，能夠很好的改善系統(tǒng)特性，以滿足對定位精度提出的要求。1.2運(yùn)料小車的介紹及其應(yīng)用運(yùn)料小車是工業(yè)領(lǐng)域中運(yùn)料過程中的主要設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于冶金、有色金屬、煤礦、港口、碼頭等行業(yè)。該設(shè)備在整個系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它能否正常運(yùn)料直接影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。早期運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)多為繼電器-接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作。將PLC應(yīng)用到運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)運(yùn)料小車的自動化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。PLC運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡單，控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，安裝、維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。1.3變頻器調(diào)速技術(shù)簡介本課題中變頻器作為連接PLC和運(yùn)料小車的中介也起到很重要的作用。變頻調(diào)速是集自動控制、微電子、電力電子、通信技術(shù)于一體的高科技技術(shù)。它本身具有故障率低、調(diào)速精度高、保護(hù)功能多、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，在各行業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。作為強(qiáng)弱電混合、機(jī)電一體的綜合性技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換(整流、逆變)又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它的共性技術(shù)必定分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問題， 后者要解決的軟硬件開發(fā)問題，此部分作為與本課題相結(jié)合的 PLC控制技術(shù)將在后面的章節(jié)里作系鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第3頁統(tǒng)的分析。1.4論文的主要工作本文以西門子S7-400PLC定位控制為主線，主要討論了運(yùn)料小車的定位控制系統(tǒng)的構(gòu)建，定位控制程序的編寫，PLC與變頻器的結(jié)合及運(yùn)料小車定位控制系統(tǒng)的實現(xiàn)等問題。全文共分四章，下面簡要介紹各章的主要工作：1、綜述了定位控制系統(tǒng)的背景資料及國內(nèi)國外現(xiàn)狀，同時對與本課題緊密相關(guān)的運(yùn)料小車和變頻器調(diào)速技術(shù)作了簡要的介紹。2、西門子S7-400PLC是貫穿本課題的主線，本章對其軟硬件方面的知識作了基本的介紹。同時也對變頻調(diào)速的歷史及原理作了扼要的說明。3、在本章中將對整個控制系統(tǒng)的組成作了系統(tǒng)的闡述，切實的提出一套運(yùn)料小車的精確定位的設(shè)計方案。4、作為全文的結(jié)尾，總結(jié)了本文的主要工作，取得的成果及有待改進(jìn)的地方，并進(jìn)一步展望了定位控制系統(tǒng)的長遠(yuǎn)發(fā)展。鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第4頁2西門子S7-400的組成與變頻調(diào)速原理可編程序控制器(PLC)是應(yīng)用十分廣泛的通用微機(jī)控制裝置，是自動控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。西門子公司的S7-300/400在大中型PLC中應(yīng)用最廣，市場占有率最高。而其強(qiáng)大的編程軟件STEP7和通信網(wǎng)絡(luò)的功能也使其在各行各業(yè)得到了廣泛的使用[3]。作為本論文的主控設(shè)備，現(xiàn)將其系列的組成作如下介紹：2.1S7-400系列PLC的基本結(jié)構(gòu)S7-400由機(jī)架、電源模塊(PS)、中央處理單元(CPU)、數(shù)字量輸入/輸出(DI/DO)模塊、模擬量輸入/輸出(AI/AO)模塊、通信處理器(CP)、功能模塊(FM)和接口模塊(IM)組成。DI/DO模塊和AI/AO模塊統(tǒng)稱為信號模塊(SM)。S7-400的模塊插座焊在機(jī)架中的總縣連接板上， 模塊插在模塊插座上，有不同槽數(shù)的機(jī)架供用戶選用，如果一個機(jī)架容納不下所有的模塊，可以增設(shè)一個或數(shù)個擴(kuò)展機(jī)架，各機(jī)架之間用接口模塊和通信電纜交換信息。中央機(jī)架(或稱中央控制器，CC)必須配置 CPU模塊和一個電源模塊，可以安裝除用于接受和IM(接口模塊)外的所有S7-400模塊。如果有擴(kuò)展機(jī)架，中央機(jī)架和擴(kuò)展都需要安裝接口模塊。集中式擴(kuò)展適用于小型配置或一個控制柜中的系統(tǒng)。 CC和EU的最大距離為1.5m(帶5V電源)或3m(不帶5V電源)。分布式擴(kuò)展適用于分布范圍廣的場合， CC與最后一個EU的最大距離為 100m(S7EU)或600m(S5EU)。CC最多插6塊發(fā)送IM，最多只有2個IM可以提供5V電源。通過C總線(通信總線)的數(shù)據(jù)交換僅限于 CC和6個EU之間。用ET200分布式I/O可以進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)展，用于分布范圍很廣的系統(tǒng)。通過 CPU中的PROFIBUS-DP接口，最多連接 125個總線節(jié)點(diǎn)。使用光纜時 CC和最后一個節(jié)點(diǎn)的距離為23km。電源模塊應(yīng)安裝在機(jī)架的最左邊 (第1槽)，有冗余功能的電源模塊是一個例外。中央機(jī)架，最多能連接21個擴(kuò)展機(jī)架。中央機(jī)架中同時傳送電源的發(fā)送接口模塊 (IM460-1)不能超過兩塊，IM461-1的每個接口只能帶一個擴(kuò)展機(jī)架。擴(kuò)展機(jī)架中的借口模塊只能安裝在最右邊的槽 (第18槽或第19槽)。通信處理器CP只能安裝在編號不大于 6的擴(kuò)展機(jī)架中。鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第5頁2.2STEP7的編程語言STEP7是S7-300/400系列PLC的編程軟件。梯形圖、語句表和功能塊圖是標(biāo)準(zhǔn)的STEP7軟件包配備的3種基本編程語言，這3種語言可以在STEP7中相互轉(zhuǎn)換。STEP7還有多種編程語言可供用戶選用，但由于本系統(tǒng)中未曾涉及，在本文里就不作介紹了。1、梯形圖(LAD)梯形圖是使用得最多的 PLC圖形編程語言。梯形圖與繼電器電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣人員掌握，特別適合于數(shù)字邏輯控制。有時把梯形圖稱為電路或程序。2、語句表(STL)S7系列PLC將指令表稱為語句表(StatementList)，它是一種類似于微機(jī)的匯編語言中的文本語言，多條語句組成一個程序段。語句表比較適合經(jīng)驗豐富的程序員使用，可以實現(xiàn)某些不能用梯形圖或功能塊表示的功能。3、功能塊圖(FBD)功能塊圖用類似于與門、或門的方框來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示 “非”運(yùn)算，方框被“導(dǎo)線”連接在一起，信號自左向右流動。2.3變頻調(diào)速的原理變頻調(diào)速的基本控制方式：異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n1=60f1/np(2.1)式中 n1——同步轉(zhuǎn)速(r/min)；f1——定子頻率(Hz)；np——磁極對數(shù)；而異步電動機(jī)的軸轉(zhuǎn)速為nn1(1s)60f1(1s)/np(2.2)式中 s——異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率， 其中s(n1n)/n1(2.3)改變異步電動機(jī)的供電頻率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行 [4]。鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第6頁運(yùn)料小車的精確定位的設(shè)計方案3.1設(shè)計的產(chǎn)生背景在工業(yè)生產(chǎn)工程控制中，有不少定位、定量的控制任務(wù)而且這些定位的問題是其過程實現(xiàn)自動化的一個極其重要的環(huán)節(jié)。正如本文提出的運(yùn)料小車的精確定位控制，在煤炭焦化工藝中，運(yùn)料車在爐口定位與裝卸是其工藝工程自動化的一個重要環(huán)節(jié)，它要求運(yùn)料車定位系統(tǒng)實現(xiàn)準(zhǔn)確定位、可靠運(yùn)行，且定位誤差不得超過±8mm。由于焦化的運(yùn)料車質(zhì)量大，行走慣性大，從運(yùn)料小車行走狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥Ｖ範(fàn)顟B(tài)要求平穩(wěn)過度。為了完成上述控制要求的行車運(yùn)行，采用 PLC和變頻器的結(jié)合將是一個很好的選擇。3.2小車運(yùn)行設(shè)計1、運(yùn)行圖按照上述要求可以歸納出行車運(yùn)行圖如 (圖3.1)。假設(shè)縱坐標(biāo)為速度，橫坐標(biāo)為距離，從原位出發(fā)，先以勻加速運(yùn)行；當(dāng)速度達(dá)到高速時，再以勻速運(yùn)行；當(dāng)?shù)竭_(dá)A點(diǎn)時，改為勻減速運(yùn)行，到達(dá)爐口B點(diǎn)時，運(yùn)料車立即停止運(yùn)行，準(zhǔn)備卸煤于爐中。圖3.1在圖3.1中，當(dāng)行車從原位出發(fā)后，先以勻加速運(yùn)行，加速度的選擇主要考慮下面兩種因素：在加速過程中，必須保持運(yùn)料車運(yùn)行平穩(wěn)，不發(fā)生劇烈的晃動。在滿足上述條件的情況下，盡可能地選擇較大的加速度，以提高生產(chǎn)效率。當(dāng)行車運(yùn)行到B點(diǎn)時，接近開關(guān)產(chǎn)生一個信號，使行車立即停止運(yùn)行，準(zhǔn)備卸料。鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第7頁根據(jù)以上的系統(tǒng)功能要求，我們決定使用 PLC系統(tǒng)以分布式總線結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)控制系的全部功能。其中主PLC系統(tǒng)安裝在中央控制室內(nèi)，子PLC系統(tǒng)安裝在運(yùn)料小車上，它們之間通過PROFIBUS現(xiàn)場總線通訊。2、硬件選擇主站的PLC系統(tǒng)采用西門子的S7-400系列。S7-400的DI、DO部分連接于控制柜內(nèi)，用于開關(guān)系統(tǒng)和電源監(jiān)視，一部分連接小車運(yùn)行軌道上，用于軌道的狀態(tài)監(jiān)視和控制。子站采用西門子的 ET200S遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)。ET200S是專門的小型PLC控制器，用于小車控制的最大特點(diǎn)是：M151-7CPU，可以控制小車完成所有動作，處理大量細(xì)節(jié)問題。主站只需要發(fā)送命令即可，減輕了主站PLC的負(fù)擔(dān)。而且使整個系統(tǒng)易于維護(hù)。有專用的柔性電機(jī)啟動器，用于小車卸煤開關(guān)電機(jī)的控制。主站和子站分工合作，運(yùn)料小車的動作控制功能由其上安裝的ET200S來完成，而主站只負(fù)責(zé)發(fā)送命令信號。例如，操作員在現(xiàn)場安下起動按鈕，主站接收到 DI輸入，并轉(zhuǎn)化成起動命令，傳遞給子站。子站接收到起動命令后，向變頻器發(fā)出控制字和頻率字，并在適當(dāng)?shù)臅r候使電機(jī)轉(zhuǎn)動，使小車運(yùn)動。 ET200S還負(fù)責(zé)控制小車的前進(jìn)，后退，在裝卸煤的精確定位等動作的執(zhí)行，以及一些錯誤狀態(tài)的自動復(fù)位等。主站通過在小車軌道上設(shè)置電壓信號讓小車讀取， 或者直接通過軟件設(shè)置的通訊區(qū)傳達(dá)命令字來控制小車的運(yùn)行。S7-400除了控制小車的運(yùn)行，還負(fù)責(zé)系統(tǒng)的開關(guān)、狀態(tài)的顯示以及錯誤狀態(tài)的手動復(fù)位等。主站的S7-400和子站的ET200S上都安裝有PROFIBUS-DP接口模塊，這樣它們就可以通過PROFOBUS-DP總線傳遞信息，相互通訊。變頻器我們選用Siemens的MicroMaster440變頻器來控制小車的行走。MicroMaster440變頻器采用模塊化設(shè)計。因此只需插入PROFIBUS-DP通訊模塊，即可通PROFIBUS總線與子站PLC通訊?？梢院芊奖愕膶崿F(xiàn)控制功能和狀態(tài)反饋。MicroMaster440變頻器在控制運(yùn)料小車時因為其功率較小， 采用V/F控制方式。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試的情況，選擇適當(dāng)?shù)募铀俣群蜏p速度。假設(shè)變頻器的輸出頻率從 2.4Hz增加鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第8頁到50Hz、從50Hz降至2.4Hz的時間設(shè)定為1s時，小車所獲得加速度和減速度都可以滿足要求。另外，為了保證定位精度，要求小車到達(dá)B點(diǎn)時，其速度已經(jīng)降到足夠小，又為了提高生產(chǎn)效率，最好的運(yùn)行情況是：到達(dá)B點(diǎn)時，恰好減速過程結(jié)束，這就要求正確的選擇A點(diǎn)的位置與減速度的一致配合。假設(shè)變頻器的輸出頻率從最高頻率50Hz下降到所指定的頻率2.4Hz期間，小車處于勻減速運(yùn)行，當(dāng)變頻器輸出頻率為50Hz時，測得小車速度為vmax；當(dāng)變頻器輸出頻率為2.4Hz時，測得小車的速度為vmin；則小車的減速度a為：a=(vmin—vmax)/t(3.1)式中t為減速過程所需的時間，為預(yù)先設(shè)定時間，然后根據(jù)勻減速運(yùn)行方程，可以求得A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離s為：s=at2/2(3.2)3、軟件組態(tài)使用的組態(tài)軟件為了能使用編程器對選定的硬件進(jìn)行編程，并且必須在編程器中先對硬件進(jìn)行組態(tài)，并將組態(tài)好的信息通過編程設(shè)備電纜下載到

PLC

中。我們使用

Siemens的

S7Step7v5.2來完成硬件組態(tài)。為了識別

ET200S遠(yuǎn)程

I/O

站和MicroMas-ter440變頻器，還必須加裝 S7Step7v5.2SP1軟件包。主站PLC系統(tǒng)的組態(tài)主站S7-400系統(tǒng)由S7417-4DPCPU，PROFIBUS-DP接口模塊，電源模塊，數(shù)字量/模擬量輸入輸出模塊等部分組成，存儲卡使用S7MMC64Kbyte。子站PLC系統(tǒng)的組態(tài)一套ET200S系統(tǒng)包括IM151-7CPU，PROFIBUS-DP接口模塊，電源模塊，數(shù)字量/模擬量輸入輸出模塊，電機(jī)啟動器等部分。存儲卡使用 S7MMC64kbyte。分布式結(jié)構(gòu)的組態(tài)和通訊區(qū)設(shè)置主站和子站之間是一對多的關(guān)系，一臺主站與所有子站通過 PROFIBUS-DP通訊。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也需要進(jìn)行組態(tài)，并下載到 PLC中?？梢允褂肗etPro程序進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組態(tài)和下載。為了將命令傳遞給子站，還應(yīng)該在主站和子站系統(tǒng)上分別開辟用于通訊的虛擬 I/O區(qū)。主站上的虛擬I/O區(qū)對應(yīng)于小車上的虛擬I/O區(qū)。這樣主站程序只要按一定的格式輸出虛擬DO，子站的虛擬DI就會接收到信號。同樣的，子站可以通過虛擬DO將自身鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第9頁的狀態(tài)返回到主站，以供主站監(jiān)視和判斷?？梢栽谟布M態(tài)過程中通過 HWconfig程序設(shè)置通訊區(qū)，因為虛擬 I/O并不是硬件上真實存在的，因此可以設(shè)置得很大，只要不超出存儲單元的容量就行。(5)組態(tài)信息的下載HWconfig

程序和

Netpro程序都提供組態(tài)信息的下載。設(shè)置好編程器與

PLC的連接后，就可以將組態(tài)好的硬件和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息通過編程設(shè)備電纜下載到相應(yīng)的

PLC中。下載完成后如果診斷無誤，那么硬件的設(shè)置工作就完成了，可以開始進(jìn)一步的工藝流程編程設(shè)計。4、PLC編程實現(xiàn)控制功能標(biāo)志位的定義(單位：mm)DBD4定位設(shè)置DBD8固定參照物的實際位置DBD20向前距離的預(yù)置關(guān)斷開關(guān)DBD24向前距離的關(guān)斷開關(guān)DBD28慢速向前的速度設(shè)置點(diǎn)(只在定位)DBD32快速向前的速度設(shè)置點(diǎn)(只在定位)DBD36向前的距離X(為了快速向前速度)DBD40向后距離的預(yù)置關(guān)斷開關(guān)DBD44向后距離的關(guān)斷開關(guān)DBD48慢速向后的速度設(shè)置點(diǎn)(只在定位)DBD52快速向后的速度設(shè)置點(diǎn)(只在定位)DBD56向后的距離X(為了快速向后速度)DBD60向前中的Kp=DBD32/DBD36DBD64向前中的附加設(shè)置點(diǎn)dDBD68向后中的Kp=DBD52/DBD56DBD72向后中的附加設(shè)置點(diǎn)dDBD76估計向前或向后的附加設(shè)置點(diǎn)d=dmaxDBD80預(yù)置關(guān)斷開關(guān)點(diǎn)DBD84關(guān)斷開關(guān)點(diǎn)鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第10頁DBD88臨時緩存：關(guān)于定位的斜坡發(fā)生器之后的速度設(shè)定點(diǎn)DBD92臨時緩存：定位的速度設(shè)置點(diǎn)=向前最小值DBD88和(設(shè)置點(diǎn)+/-d–實際值)xKpDBD96臨時緩存：定位的速度設(shè)置點(diǎn)=向前最大值DBD92和最小電壓DBD116臨時緩存：定位的速度設(shè)置點(diǎn)DBD120預(yù)置加速向前循環(huán)中的增量(爬行和定位)DBD124預(yù)置減速向前循環(huán)中的減量(爬行和定位)DBD128預(yù)置加速向后循環(huán)中的增量(爬行和定位)DBD132預(yù)置減速向后循環(huán)中的減量(爬行和定位)DBD140向前的最小電壓=速度設(shè)置點(diǎn)的最小量(向此點(diǎn)運(yùn)動中)DBD144向后的最小電壓=速度設(shè)置點(diǎn)的最小量(向此點(diǎn)運(yùn)動中)DBW240錯誤字BIT241.01=錯誤BIT240.0空置BIT240.11=定位設(shè)置點(diǎn)大于向前軟限制開關(guān)(如果不等于0定位設(shè)置點(diǎn)>EMAX=DBD260)BIT240.21=定位設(shè)置點(diǎn)大于向前軟限制開關(guān)(如果不等于0定位設(shè)置點(diǎn)<EMIN=DBD272)BIT240.31=開始零速度控制BIT240.41=錯誤：定位不可能BIT240.51=定位錯誤>定位誤差BIT240.61=向前結(jié)束位置的硬限位開關(guān)(定位期間)BIT240.71=向后結(jié)束位置的硬限位開關(guān)(定位期間)DBD260向前的軟限制開關(guān)(只對定位和行動中不等于0時的情況)DBD272向前的軟限制開關(guān)(只對定位和行動中不等于0時的情況)DBD480臨時存儲用戶的輔助標(biāo)志位MD200DBD484臨時存儲用戶的輔助標(biāo)志位MD204DBW488臨時存儲用戶的輔助標(biāo)志位MW208DBD500臨時存儲內(nèi)部的輔助標(biāo)志位MD200鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第11頁DBD504 臨時存儲內(nèi)部的輔助標(biāo)志位 MD204DBW508 臨時存儲內(nèi)部的輔助標(biāo)志位 MW208MB200=DBB500BIT0輸入信號AE：1=帶模擬輸入的爬行BIT1輸入信號ENDV：1=向前結(jié)束位置的硬限位開關(guān)BIT2輸入信號LAGV：1=慢速向前的硬信號BIT3輸入信號LAGR：1=慢速向后的硬信號BIT4輸入信號ENDR：1=向后結(jié)束位置的硬限位開關(guān)BIT5輸入信號MOTO：1=數(shù)字輸出的電機(jī)定位：0=模擬輸出和數(shù)字輸出的部分閥門BIT6輸入信號QUIT：1=錯誤警告BIT7輸入信號INITMB201=DBB501BIT0輸入信號KNOT：1=沒有急停BIT1輸入信號NSP：1=定位操作BIT2輸入信號STRT：1=定位(如果KNOT=1且NSP=1且ENTR=0)BIT3輸入信號ENTR：1=爬行操作BIT4輸入信號TPVS：1=快速向前爬行BIT5輸入信號TPVL：1=慢速向前爬行BIT6輸入信號TPRL：1=慢速向后爬行BIT7輸入信號TPRS：1=快速向后爬行MB202=DBB502BIT0 1=慢速向前的軟限制開關(guān)BIT1 1=慢速向后的軟限制開關(guān)BIT2 1=帶模擬輸出的向前BIT3 1=帶模擬輸出的向后鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第12頁BIT4 1=快速向前爬行BIT5 1=慢速向前爬行BIT6 1=快速向后爬行BIT7 1=慢速向后爬行MB203=DBB503BIT0 1=給定向前爬行的上升沿BIT1 產(chǎn)生一個向前爬行的輔助上升沿BIT2 1=給頂向后爬行的上升沿BIT3 產(chǎn)生一個向后爬行的輔助上升沿BIT4 1=向前爬行運(yùn)行中BIT5 1=向后爬行運(yùn)行中BIT6 1=爬行運(yùn)行中BIT7 1=爬行使能MB204=DBB504BIT0 內(nèi)部標(biāo)志位：1=帶"AE"選擇的爬行BIT1 內(nèi)部標(biāo)志位：1=啟動,0=比例閥BIT2 內(nèi)部標(biāo)志位：1=帶"AE"選擇的向前爬行BIT3 內(nèi)部標(biāo)志位：1=帶"AE"選擇的向后爬行BIT4 帶"AE"的輔助標(biāo)志位的爬行BIT5 1=模擬輸出>=0；0=模擬輸出<0(AA來自臨時存儲)BIT6 1=模擬輸入>=0；0=模擬輸入<0BIT7 1=所有四次爬行輸入為零MB205=DBB505BIT0 1=模擬輸出=0BIT1 1=模擬輸出>0BIT2 1=上升沿確定鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第13頁BIT3 給定一個輔助標(biāo)志位的上升沿BIT4 1=固定參照物上升沿運(yùn)行BIT5 給定固定上升沿的輔助上升沿運(yùn)行BIT6 空置BIT7 輔助標(biāo)志位跳出網(wǎng)絡(luò)MB206=DBB506BIT0 1=向前的軟限制開關(guān)觸發(fā)(DBD260不等于0)BIT1 1=慢速向前到結(jié)束位置時觸發(fā) (DBD264不等于0)BIT2 1=慢速向后到結(jié)束位置時觸發(fā) (DBD268不等于0)BIT3 1=向后軟限制開關(guān)觸發(fā)(DBD272不等于0)BIT4~BIT7 空置MB207=DBB507BIT0 輸入信號LAGPBIT1~BIT6 空置BIT7 急停記憶MB208=DBB508BIT0 空置BIT1 空置BIT2 1=慢速向前定位BIT3 1=快速向前定位BIT4 1=慢速向后定位BIT5 1=快速向后定位BIT6 1=位置到達(dá)停止BIT7 1=位置沒有到達(dá)MB209=DBB509鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第14頁BIT0 1=給定"STRT"上升沿BIT1 給定“STRT”一個輔助上升沿BIT2 1=定位程序運(yùn)行中BIT3 驅(qū)動方向：0=向前，1=向后BIT4 速度：0=慢速，1=快速BIT5 1=軸運(yùn)行BIT6 1=定位不可能BIT7 1=帶電機(jī)的定位標(biāo)志位的保存和載入打開程序塊，要對程序的標(biāo)志位進(jìn)行賦值和傳送操作，程序如下所示：LMD200DBD480LMD204TDBD484LMW208TDBW488LDBD500TMD200LDBD504TMD204DBW508TMW208SETRM205.7RM209.6標(biāo)志位的二進(jìn)制輸入：在此程序中，對小車運(yùn)行過程中狀態(tài)的不同采用二進(jìn)制進(jìn)行了相應(yīng)的定義。A #KNOT= M 201.0鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第15頁A#NSP=M201.1A#STRT=M201.2A#ENTR=M201.3A#TPVS=M201.4A#TPVL=M201.5A#TPRL=M201.6A#TPRS=M201.7A#AE=M200.0A#ENDV=M200.1A#LAGV=M200.2A#LAGR=M200.3A#ENDR=M200.4A#MOTO=M200.5A#QUIT=M200.6A#INIT鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第16頁= M 200.7A #LAGP= M 207.0L #ZYKLT DBW 242例如：狀態(tài)KNOT為1時代表無緊急停車，此時臨時變量M200.0瞬時產(chǎn)生一個脈沖，用于以后程序塊的觸發(fā)。錯誤診斷及復(fù)位通過下列程序，對發(fā)生的部分錯誤采取相應(yīng)的措施。AM200.6ANM205.3=M205.2SM205.3ANM200.6RM205.3ONDBX241.0ONM205.2JCNWE2L0TDBW240NWE2:NOP0向前爬行準(zhǔn)備中鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第17頁在此梯形圖中M201.4為1時快速向前爬行，M201.5為1時慢速向前爬行，M203.1定義為向前爬行的邊沿評估輔助標(biāo)志位，M203.0為1時即給了一個上升沿脈沖，運(yùn)料小車的準(zhǔn)備工作就此為止。向前爬行進(jìn)行中：此過程中當(dāng)M203.0給定一個上升沿脈沖時，將 M203.4置1，向前爬行有效。M200.1為1時表示小車向前爬行中觸發(fā)了極限位置的硬件限位開關(guān)， M203.7為1時小車爬行使能。M203.5代表小車向后爬行有效，M201.4/M201.5為1時代表快速/慢速向前爬行。當(dāng)這些狀態(tài)位起作用時復(fù)位M203.4，向前爬行停止?？焖傧蚯芭佬校捍诉^程中M203.4已經(jīng)置1，也就是說向前爬行有效，M201.4為1時即實現(xiàn)了快速向前爬行，M200.2為1時觸發(fā)慢向前的硬信號，當(dāng)小車行走至此觸發(fā)點(diǎn)時，信號觸發(fā)，常閉開關(guān)M200.2斷開，快速向前停止，M202.0是軟觸發(fā)慢向前信號，也具有同樣的作用。慢速向前爬行鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第18頁M203.4向前爬行使能，M201.4為1小車快速向前爬行，在此起到與快速互鎖的功能，這樣的例子在程序中經(jīng)?？吹?。M201.5為1時即慢速向前觸發(fā)，小車慢速向前運(yùn)行，M200.2/M202.0為1表示硬/軟慢向前信號使能，這三個條件滿足任一個小車都將由快速向前變?yōu)槁蚯?。下面所表示的小車的運(yùn)行過程為向后爬行，其運(yùn)行原理與向前運(yùn)行如出一轍，只需變換相應(yīng)的標(biāo)志位即可實現(xiàn)，在次就不作過多重復(fù)。向后爬行準(zhǔn)備中向后爬行進(jìn)行中快速向后爬行鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第19頁慢速向后爬行爬行運(yùn)行中開始定位A M 201.2A M 205.0AN M 209.1= M 209.0 /S M 209.1AN M 201.2R M 209.1A M 209.0A M 201.0A M 201.1鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第20頁ANM201.3ANM209.2ANDBX241.0JCSTRTJUNWE1STRT:RM208.6RM208.7RM209.4LDBD20LDBD24>=RJCVVOKTDBD20VVOK:LDBD40.LDBD44>=RJCVROKTDBD40VROK:LDBD4LDBD8<R=M209.3ANM206.0ANM206.3JCNXTLDBD260LDBD4<R=DBX240.1鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第21頁L DBD 272<RDBX240.2NXT:AM200.5=M209.7JCFEHAM209.3JCRW12LDBD32LDBD36/RTDBD60DBD140TAK/RLDBD24-RL0.000000e+000<=RJCDVNOTAKDVNO:TDBD76LDBD64>=RJCDVOKJUDVDBDVOK:L0.000000e+000>=RJCFEH鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第22頁DVDB:LDBD76TDBD64JUFEHRW12:LDBD52-1.000000e+000*RLDBD56/RTDBD68LDBD144L-1.000000e+000*RLDBD68/RLDBD44-R0.000000e+000<=RJCDRNOTAKDRNO:TDBD76LDBD72>=RJCDROKJUDRDBNWE1:JUNWE5DROK:L0.000000e+000>=RJCFEH鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第23頁DRDB:LDBD76TDBD72FEH:ODBX240.1ODBX240.2=M205.7JCNWE5LDBD4LDBD8AM209.3JCRW22-RLDBD24<=RJCPONMTAKLDBD20>R=M209.4LDBD4TAK-RTDBD80LDBD4LDBD24-RJUAPKTRW22:TAK-RLDBD44鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第24頁<=RJCPONMTAKLDBD40>R=M209.4LDBD4+RTDBD80LDBD4LDBD44+RAPKT:TDBD84SETDBX240.5M209.2ONM209.4OM207.0ANM209.3=M208.2ANM209.3AM209.4ANM207.0=M208.3ONM209.4OM207.0AM209.3=M208.4AM209.3鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第25頁AM209.4ANM207.0=M208.5L0DBW244JUNWE5PONM:=M209.6NWE5:NOP0跟蹤定位ONM209.2OM209.6JCNWE6ONM201.0ONM201.1ONM201.2OM201.3OM205.7DBX241.0JCRST1OM208.2OM208.3AM200.1DBX240.6JCRST1OM208.4OM208.5AM200.4SDBX240.7鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第26頁JCRST1OM208.2OM208.3JCVW3OM208.4OM208.5JCRW3JUNWE6VW3:LDBD4LDBD8<=RJCAUS2-RLDBD20>RJCVLEXSM208.2RM208.3TAKLDBD24>RJCNWE6JUAUS2VLEX:AM207.0=M208.2ANM207.0=M208.3JUNWE6RW3:LDBD8鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第27頁LDBD4<=RJCAUS2-RLDBD40>RJCRLEXSM208.4RM208.5TAKLDBD44>RJCNWE6JUAUS2RLEX:AM207.0=M208.4ANM207.0=M208.5JUNWE6RST1:RM209.2AUS2:RM208.2RM208.3RM208.4RM208.5NWE6:NOP0帶模擬設(shè)置的定位O M 209.7JC NWE7鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第28頁OM208.2OM208.3AM205.0JCVW1OM208.4OM208.5AM205.0JCRW4JUNXT4RW4:LDBD144JUTRA1VW1:LDBD140TRA1:TDBD88NXT4:OM208.2OM208.3JCVW2OM208.4OM208.5JCRW5JUAUS3VW2:LDBD32AM208.3JCVWSLDBD28VWS:TDBD116LDBD88>=RJCINK1LDBD124鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第29頁-RDBD116<RJCSVW1TAKJUSVW1INK1:LDBD120+RDBD116>RJCSVW1TAKSVW1:TDBD88LDBD4LDBD64+RLDBD8-RLDBD60*RLDBD88>=RJCMINVTAKMINV:TDBD92DBD140<RJCVMINTAK鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第30頁VMIN:TDBD96JUNWE7RW5:LDBD52AM208.5JCRWSLDBD48RWS:TDBD116LDBD88<=RJCINK2LDBD132+RDBD116>=RJCSRW1TAKJUSRW1INK2:LDBD128-RLDBD116<RJCSRW1TAKSRW1:TDBD88LDBD4LDBD72-RLDBD8-R鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第31頁LDBD68*RLDBD88<RJCMINRTAKMINR:TDBD92DBD144>RJCRMINTAKRMIN:TDBD96JUNWE7AUS3:L0.000000e+000TDBD88TDBD92TDBD96NWE7:NOP03.3PLC與變頻器的通訊部分的軟件設(shè)計1、信號輸入變頻器接收CUVC輸入信號的定義PPO2類型：4PKW字6PZD字PZD1：狀態(tài)字1PZD2：線速度實際值PZD3：轉(zhuǎn)矩實際值PZD4：狀態(tài)字2PZD5：故障字PZD6：馬達(dá)電流實際值鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第32頁(1)讀入數(shù)據(jù)L#P_Adress傳動的起始地址SLW3LAR1LPIW[AR1,P#0.0]T#T_PKELPIW[AR1,P#2.0]T#T_INDLPIW[AR1,P#4.0]T#T_PWE_HLPIW[AR1,P#6.0]T#T_PWE_LLPIW[AR1,P#8.0]T#T_STSW_1LPIW[AR1,P#10.0]T#T_XVLPIW[AR1,P#12.0]T#T_TQ_ACTLPIW[AR1,P#14.0]T#T_STSW_2LPIW[AR1,P#16.0]T#T_FLTPIW[AR1,P#18.0]T#T_I_ACT信號的傳送狀態(tài)字1#T_STSW_1T#STSW_1鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第33頁狀態(tài)字2#T_STSW_2T#STSW_2錯誤字實際值

L #T_FLTT #FLT1#T_XVITDDTRL1.638400e+004/R#NV*RT #VL_ACT實際值2#T_TQ_ACTITDDTRL1.638400e+004/R#NTQ*RT #TQ_ACT實際值3#T_I_ACTITDDTRL1.638400e+004鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第34頁/R#I_ACT*RT#I_ACTPKW

數(shù)據(jù)LTLTLT

#T_PKE#PKE#T_IND#IND#T_PWE_H#PWE_H#T_PWE_LT#PWE_L2、信號輸出變頻器輸出信號到 CUVC的定義PPO2類型：4PKW字6PZD字PZD1：控制字1PZD2：線速度設(shè)定值高字PZD3：線速度設(shè)定值低字PZD4：控制字2PZD5：加速度設(shè)定值PZD6：轉(zhuǎn)矩設(shè)定值控制字和設(shè)置點(diǎn)的傳送控制字1L #CTLW_1T #T_CTLW_1控制字2L #CTLW_2鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第35頁T #T_CTLW_2設(shè)置點(diǎn)1L #VL_SET#NV/RL1.073742e+009*RRNDT #T_VL_SET設(shè)置點(diǎn)2L #DVDT#NA/RL1.638400e+004*RRNDT

#T_DVDT設(shè)置點(diǎn)

3LL

#TQ_SET#NTQ/R1.638400e+004*RRND#T_TQ參數(shù)調(diào)用#P_AdresseMW202CALL"DPWR_DAT"鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第36頁LADDR :=MW202RECORD:=P#L0.0BYTE8RET_VAL:=MW200參數(shù)調(diào)用L #P_Adresse8T MW 202CALL "DPWR_DAT"LADDR :=MW202RECORD:=P#L8.0BYTE12RET_VAL:=MW200通過上述 STEP7編程軟件的程序控制，基本實現(xiàn)了運(yùn)料小車的精確定位。本論文的軟件編程設(shè)計初步完成。鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第37頁結(jié)論一 總結(jié)定位控制系統(tǒng)是一種典型的運(yùn)動控制系統(tǒng)，許多專家學(xué)者對此做了大量究，并相繼推出了一系列定位控制器，而本文只是在此領(lǐng)域做了一些初步的研究，總結(jié)全文的主要工作如下：1、對定位控制技術(shù)本身做了相應(yīng)的背景介紹、對其在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及研究的目的和意義作了全面的綜述，對本文所采用西門子S7-400PLC系列與定位控制系統(tǒng)緊密相連的變頻器調(diào)速技術(shù)的相關(guān)知識也作了必要的介紹。以便為本文以后章節(jié)的介紹做好鋪墊。2、以工業(yè)領(lǐng)域中原料輸送常用的運(yùn)料小車為例，采用西門子S7-400PLC系列控制技術(shù)與變頻器調(diào)速技術(shù)相結(jié)合的控制方案。整個控制系統(tǒng)以分布式總線結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)控制系統(tǒng)的全部功能。其中主PLC系統(tǒng)采用西門子S7-400系列，安裝在中央控制室內(nèi)，子PLC系統(tǒng)采用西門子的ET200S遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)安裝在每臺小車上，它們之間通過PROFIBUS現(xiàn)場總線通訊，最終實現(xiàn)運(yùn)料小車的精確定位控制。PLC與變頻器聯(lián)合使用時應(yīng)注意的問題1、瞬時停電后的恢復(fù)運(yùn)行在系統(tǒng)連接正確的條件下，利用變頻器的瞬時停電后恢復(fù)運(yùn)行的功能，使變頻器在系統(tǒng)恢復(fù)供電后將進(jìn)入自尋速過程， 并將根據(jù)電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速自動設(shè)置相應(yīng)的輸出頻率重新起動。如果變頻器出現(xiàn)運(yùn)行指令丟失的情況，則重新恢復(fù)供電后也可能出現(xiàn)不能進(jìn)入自尋速模式，仍然處于停止輸出狀態(tài)，甚至?xí)霈F(xiàn)過電流的情況。因此可以通過保持繼電器，在保持運(yùn)行信號的同時將頻率指令信號自動保持在變頻器內(nèi)部或者為 PLC本身準(zhǔn)備不間斷電源將變頻器的運(yùn)行信號保存下來， 以保證恢復(fù)供電后系統(tǒng)能進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。2、PLC掃描時間對變頻器的影響在使用PLC進(jìn)行順序控制時，由于CPU進(jìn)行處理時需要時間，總是存在一定時間(掃描時間)的延遲，在設(shè)計控制系統(tǒng)時必須考慮上述掃描時間的影響。尤其在某些場合下，當(dāng)變頻器運(yùn)行信號投入的時刻不準(zhǔn)確時，變頻器不能正常運(yùn)行，在構(gòu)成系統(tǒng)時需要加以注意。3、接地和電源系統(tǒng)鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第38頁為了保證 PLC不因變頻器主電路斷路器產(chǎn)生的噪聲而出現(xiàn)誤動作，在將變頻器和PLC等與上位機(jī)配合使用必須要注意對 PLC本體按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和接地條件進(jìn)行接地，應(yīng)避免和變頻器使用共同的接地線，并在接地時盡可能使二者分開；當(dāng)電源條件不太好時，應(yīng)在 PLC的電源模塊以及輸入輸出模塊的電源線上接入噪聲濾波器和降低噪聲用的變壓器等。此外，如有必要，在變頻器一側(cè)也應(yīng)采取相應(yīng)措施，來增大線路在干擾頻率下的阻抗，使得在基頻下的阻抗極小，但對于頻率較高的諧波電流，卻能呈現(xiàn)出很高的阻抗，起到有效的抑制作用[5]。三 對定位控制系統(tǒng)的展望1、控制算法本身的完善和發(fā)展：控制算法經(jīng)理從傳統(tǒng)控制到現(xiàn)代控制，再到智能控制，一直在不斷發(fā)展。智能控制作為先進(jìn)的控制受到越來越多的重視，現(xiàn)在在這方面已經(jīng)有很多的應(yīng)用，但它的理論還是處在發(fā)展中，應(yīng)該說還有很多理論問題有待進(jìn)一步研究。它的發(fā)展將直接推動定位控制向更高精度更快速發(fā)展。2、數(shù)字定位控制方面：集成電路的出現(xiàn)對電機(jī)控制的影響是深遠(yuǎn)的。它大大地推動了電機(jī)控制行業(yè)的發(fā)展，至今仍具有廣大市場，隨著大規(guī)模集成電路不斷發(fā)展，各種高性能微處理器的不斷推出，數(shù)字時代已經(jīng)是大勢所趨，數(shù)字控制較傳統(tǒng)的模擬控制的諸多優(yōu)點(diǎn)也使得數(shù)字控制代替模擬控制成為歷史的必然，相信不久的將來，隨著更高速微處理器的推出，也必將推動著數(shù)字定位控制的發(fā)展。3、機(jī)械設(shè)計的匹配： 從我國的現(xiàn)狀考慮，機(jī)械設(shè)計部分的不良造成對定位精度的影響非常明顯，要想真正推出自己的產(chǎn)品，這也是阻礙我們發(fā)展的一大因素， 值得一提。鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第39頁致謝幾個月畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，在這段時間我學(xué)到了很多知識，將使我終身受益。從課題的研究、設(shè)計到本論文的完成，一直得到了指導(dǎo)教師的關(guān)心和指導(dǎo)，使我學(xué)到了很多知識。整個設(shè)計的過程中，我遇到了許多問題，但在老師的幫助下，都得到了解決，尤其是老師治學(xué)精神、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度及不斷進(jìn)取、執(zhí)著追求的品質(zhì)將成為我終身學(xué)習(xí)的榜樣。在此要向老師表示誠摯的感謝！鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第40頁參考文獻(xiàn)王立松．超精密機(jī)床數(shù)控技術(shù)與伺服控制的研究[D]．哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士論文，2001.10．[2]秦憶，周永鵬，鄧忠華，程善美，李葉松．現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng) [M]．武漢：華中理工大學(xué)出版社，1995.1.[3]廖常初．S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版社， 2005．滿永奎，韓宋榮，吳成東．通用變頻器及其應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995．張燕賓．SPWM變頻器調(diào)速應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003．[6]SIEMENS公司．MICROMASTER440OperatingInstructions[Z].http://www.siemens.de/micromaster鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第41頁附錄A(MICROMASTER440OperatingInstructions)1.TheMICROMASTER440TheMICROMASTER440arefrequencyinvertersforspeedandtorquecontrolofthree-phasemotors.Thevariousmodelsavailablecovertheperformancerangefrom120Wto200kW(forconstanttorque(CT),alternativelyupto250kW(forvariabletorque(VT)).Theinvertersaremicroprocessor-controlledandusestate-of-the-artInsulatedGateBipoIarTransistor(IGBT)technology.Thismakesthemreliableandversatile.Aspecialpulse-widthmodulationmethodwithselectablePulsefrequencypermitsquietmotoroperation.Comprehensiveprotectivefunctionsprovideexcellentinverterandmotorprotection.Withthefactorydefaultsettings,theMICROMASTER440issuitableformanyvariablespeedapplications.Usingthefunctionallygroupedparameters,theMICROMASTER440canadaptedtomoredemandingapplications.TheMICROMASTER440canbeusedinboth'stand-alone'applicationsaswellasbeingintegratedinto'AutomationSystems'.2.FeaturesMainCharacteristicsEasyinstallationEasycommissioningRuggedEMCdesignCanbeoperatedonITlinesuppliesFastrepeatableresponsetimetocontrolsignalsComprehensiverangeofparametersenablingconfigurationforawiderangeofapplication.SimplecableconnectionOutputrelaysAnalogoutputs(0–20mA)6IsolatedandswitchableNPN/PNPdigitalinputs2Analoginputs:鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第42頁ADC1:0–10V,0–20mAand-10to+10VADC2:0–10V,0–20mAThe2analoginputscanbeusedasthe7thand8thdigitalinputsBICOtechnologyModulardesignforextremelyflexibleconfigurationHighswitchingfrequencies(driveinverterspecificupto16kHz)forlow-noisemotoroperationInternalRS485interface(port)DetailedstatusinformationandintegratedmessagefunctionsPerformanceCharacteristicsVectorControlSensorlessVectorControl(SLVC)VectorControlwithencoder(VC)FluxCurrentControl(FCC)forimproveddynamicresponseandmotorcontrolMulti-pointV/fcharacteristicAutomaticrestartFlyingrestartSlipcompensationFastCurrentLimitation(FCL)fortrip-freeoperationMotorholdingbrakeBuilt-inDCinjectionbrakeCompoundbrakingtoimprovebrakingperformanceBuilt-inbrakingchopper(FrameSizesAtoF)forresistorbraking(dynamicbraking)Setpointinputvia:AnaloginputsCommunicationinterfaceJOGfunctionMotorizedpotentiometer鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第43頁FixedfrequenciesRampfunctiongeneratorWithsmoothingWithoutsmoothingTechnologycontroller(PID)Parametersetswitch-overMotordatasets(DDS)Commanddatasetsandsetpointsources(CDS)FreeFunctionBlocksKineticBufferingPositioningRampdownProtectioncharacteristicsOvervoltage/undervoltageprotectionOvertemperatureprotectionfortheinverterGroundfaultprotectionShort-circuitprotectioni2tthermalmotorprotectionPTC/KTY84formotorprotectionOptionsRefertoChapter53Inputs/outputs3.1Digitalinputs(DIN)Number: 6+2Parameterrange: r0722–P0725Functionchartnumber: FP2000,FP2200Features:-cycletime: 2ms-electricalfeatures: electricallyisolated,short-circuitproofExternalcontrolsignalsarerequiredforadriveconvertertobeabletooperateautonomously.Thesesignalscanbeenteredviaaserialinterfaceaswellasalsoviadigitalinputs.MICROMASTERhas6digitalinputswhichcanbeexpandedtoatotalof8byusing鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第44頁the2analoginputs.Thedigitalinputs,asfarastheirassignment,canbefreelyprogrammedtocreateafunction.Whereby,regardingtheprogram,itispossibletodirectlyassignthefunctionviaparametersP0701-P0708ortofreelyprogramthefunctionusingBICOtechnology.ParameterP0725isusedtodefineastowhetherdigitalinputsDIN1-DIN6arelogical"1"whenappropriatelyconnectedto0Vor24V.Thelogicalstatesofthedigitalinputscanbede-bouncedusingP0724andread-outusingparameterr0722(BICOmonitoringparameter).Further,thisparameterisusedtoparameterizeBICOforthedigitalinputs(refertoBICOparameterizationinthefollowingSection).P0701–P0706orP0707–P0708Example:AnON/OFF1commandshouldberealizedusingdigitalinputDIN1.P0700=2Controlenabledviaterminalstrip(digitalinputs)P0701=1ON/OFF1viadigitalinput1(DIN1)NOTEIfananaloginputhasbeenconfiguredasdigitalinput,thenthefollowinglimitvaluesapply:<1.7VDC→ → "1"BICOparameterizationIfthesetting99(BICO)isenteredintoparametersP0701–P0708,thentheBICOwiringisenabledfortheappropriatedigitalinput.Theoutputparameternumberofthefunction(parameter,includedintheparametertextBO)shouldbeenteredintothecommandsource(parameterwhichcontainsthecodeBIintheparametertext).Example:AnON/OFF1commandshouldberealizedusingdigitalinputDIN1.P0700=2ControlenabledviadigitalinputsP0701=99BICOenabledforDIN1P0840=722.0ON/OFF1viaDIN1NOTEOnlyexperiencedusersshouldusetheBICOparameterizationandforapplicationswherethepossibilitiesprovidedbyP0701–P0708arenolongeradequate.鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第45頁3.2Digitaloutputs(DOUT)Number:3Parameterrange:r0730–P0748Features:-cycletime:1msBinarystatesinthedrivecanbeoutputviathedigitaloutputs.Asresultofthefastcycletime,itispossibletocontrolexternaldevicesandtodisplaythestateinrealtime.Inorderthathigherpowerscanalsobeoutput,theinternalsignal(TTLlevel)isamplifiedusingarelay.Relay:-max.opening/closingtime: 5/10ms-voltage/current: 30VDC/5A250VAC/2AThestates,whicharetobeoutput,aredefinedusingthe"BI"parametersP0731(digitaloutput1),P0732(digitaloutput2)andP0733(digitaloutput3).Forthedefinition,the"BO"parameternumberor"CO/BO"parameternumberandthebitnumberoftheparticularstateshouldbeenteredintoP0731–P0733.3.3Analoginputs(ADC)Number: 2Parameterrange: P0750–P0762Features:-cycletime: 4ms-accuracy: 1%referredto10V/20mA-electricalfeatures: incorrectpolarityprotection,short-circuitproofAnalogsetpoints,actualvaluesandcontrolsignalsareread-intothedriveinverterusingtheappropriateanaloginputsandareconvertedintodigitalsignals/valuesusingtheADCconverter.Thesettingastowhethertheanaloginputisavoltageinput(10V)oracurrentinput(20mA)mustbeselectedusingthe2switchesDIP1(1,2)ontheI/OboardaswellasalsousingparameterP0756.鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文) 第46頁NOTEThesetting(analoginputtype)ofP0756mustmatchthatofswitchDIP1(1,2)ontheI/Oboard.DependingontheADCtypeorsource,theappropriateconnectionmustbemade.Using,asanexample,theinternal10Vvoltagesource.TheADCchannelhasseveralfunctionunits(filter,scaling,deadzone)NOTEWhenthefiltertimeconstantP0753(ADC-PT1)isincreased,thissmoothstheADCinputsignalthereforereducingtheripple.Whenthisfunctionisusedwithinacontrolloop,thissmoothinghasanegativeimpactonthecontrolbehaviorandimmunitytonoise(thedynamicperformancedeteriorates).3.4Analogoutputs(D/Aconverter)Number:2Parameterrange:r0770–P0781Functionchartnumber:FP2300Features:-cycletime: 4ms-accuracy: 1%referredto20mASetpoints,actualvaluesandcontrolsignalsinsi